JPH10335688A

JPH10335688A - 光起電力素子の製造方法

Info

Publication number: JPH10335688A
Application number: JP9141821A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shimizu; 孝一清水; Yoshifumi Takeyama; 祥史竹山; Tsutomu Murakami; 勉村上; Koji Tsuzuki; 幸司都築
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積素子を分割する工程を含む光起電力素
子の製造方法において、分割時の上下電極間のショート
を抑制し、かつ剪断面のバリの発生を抑制する分割方法
を提供する。【解決手段】導電性表面を有する基板上に少なくとも
半導体層及び上部電極を有する光起電力素子を分割切断
し複数の光起電力素子を製造する方法において、分割部
の半導体層と上部電極間に絶縁材を配置し、少なくとも
一方の刃先角度が鋭角である剛体刃の組により挟み込
み、剪断力を加えることによって分割することを特徴と
する光起電力素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光起電力素子の製造
方法に関するもので、特に大面積の光起電力素子を分割
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン太陽電池の製造方
法として、基材をロール状に巻いたものをもう一つのロ
ールで巻き取りながら、それら二つのロールの間でCVD
成膜法を使用して半導体薄膜を基材の上に連続生成する
方法が知られている。このロールツーロールと呼ばれる
方法を利用すれば、ロールの幅方向にはある程度制約が
あるが、長手方向はかなり自由度がありかなり大きな素
子が製造可能である。

【０００３】光起電力素子の大量生産を行うためにはそ
れら製造工程を機械化して生産ラインとして構成するこ
とになる。この際に素子サイズを需要に合わせて自由に
変更可能なように生産ラインを設計するには素子の種類
によって程度の差はあれ、コストや技術の面で負担を強
いられることになる。また、量産ラインのタクトは限界
があり、大サイズの光起電力素子でも小サイズの光起電
力素子の場合でも同じタクトになり、生産面積で考えた
生産効率は悪くなる。そこで、素子を製造した後に素子
を分割することによって素子サイズを変更可能にするこ
とが望まれる。

【０００４】特開平7-321354には、大面積化可能なアモ
ルファスシリコン太陽電池をモジュール化する方法の一
つとして、長尺基材上に金属電極、半導体膜、透明電極
をスパッタ成膜やCVD成膜によって形成して大面積素子
を製造した後、適当な大きさの素子に基材ごと分割し、
個々の素子の透明電極の上に上部電極及び直列化用の電
極を形成し、その素子を必要数、直並列しモジュールを
製造する方法が記載されている。ここで、分割しようと
する素子の分割部の透明電極と集電電極の間に絶縁材を
挟むことによって分割することを特徴としている。ま
た、製造方法の一例として金型プレス分割機による分割
を挙げている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光起電力素子を直並列
化しモジュールを製作し建築物の屋根やその他の屋外の
風、雪、雹などの自然環境にさらされる場所で使用する
場合、特にモジュールに動的荷重が加わった場合のたわ
み、歪み、変形が生じることがある。また、薄膜太陽電
池のようにフレキシブルな太陽電池は使用する場所によ
っては素子を歪めた状態で使用することも考えられる。
しかるに特開平7-321354に記載の光起電力素子は集電電
極に導電性ペーストを用いている為、短期的に、もしく
は長期的にみて抵抗が増加し電力損失が大きくなる問題
が生じていた。

【０００６】長期信頼性に優れた集電電極として、特開
平8-46226に記載されているような金属細線を使用した
集電電極が知られている。このような素子は、動的荷重
が長期にわたって加わる、その他の衝撃が加わり電極が
変形にいたるなどした場合にも電極が破断せず素子の長
期的信頼性が格段にあがる効果がある。しかしながら金
属細線を使用した集電電極を有する素子を分割する場
合、金型プレス機による分割方法では集電電極と下部電
極間の塑性変形によって距離が縮まり両電極間がショー
トして素子の性能が低下する確率が高く歩留まりの点で
問題がある。

【０００７】また、剪断力による分割の場合、分割の際
に刃に接触している下部電極あるいは上部電極もしくは
その両方が分割端部においてバリを生じるという問題が
ある。バリのある光起電力素子を樹脂封止し太陽電池モ
ジュールとする場合、モジュールに風などの外的要因に
より動的荷重が加わると電極のバリが封止材を突き破る
確率が高い。封止材が電極のバリによって突きやぶられ
た場合、漏電などの事故につながる恐れがあり問題とな
る。その対策として分割されていない素子を封止する場
合と比較して樹脂厚を厚くすることが考えられるがそれ
によって光起電力素子モジュールの防火性が低下する。
また重量が増加しモジュールを建築物の屋根に葺く場
合、建築物の強度を相応のものに設計しなければならな
くなる。

【０００８】また、光起電力素子を真空ラミネーション
によって樹脂封止し太陽電池モジュールを作製する場
合、ラミネーションの際に加わる圧力により両電極間の
距離が縮まり接触に至ることもある。一般的に複数の素
子を直列化し一度にラミネーションすることが多くその
場合、一つ電極間が接触し故障に至る素子があるとモジ
ュール全体が不良となり歩留まりを低下させる原因とな
る。さらに、両電極間の距離が短くなることによって光
起電力素子が作動している状態における距離の短い部分
の電解強度が強くなる。したがって光起電力素子の封止
材として耐電解強度の低い樹脂を選択するとその部分の
絶縁性が長期的に低下し光起電力素子としての性能が経
時的に低下することが考えられた。

【０００９】加えて、下部電極あるいは上部電極もしく
はその両方が分割端部で変形し突出した光起電力素子を
樹脂封止し太陽電池モジュールとする場合があり、モジ
ュールに風などにより動的荷重が加わると電極の突出が
封止材を突き破る確率が高かった。封止材が電極の突出
によって突きやぶられた場合、漏電などの事故につなが
る恐れがあり問題となる。対策として分割されていない
素子を封止する場合と比較して樹脂厚を厚くすることが
考えられるがそれによって光起電力素子モジュールの防
火性が低下する。また重量が増加しモジュールを建築物
の屋根に葺く場合、建築物の強度を相応のものに設計し
なければならなくなる。さらに、上部電極が受光面と平
行な方向に分割前の電極表面より突出するために分割端
部で幅広い電極になり、受光面積が減少し変換効率の低
下が生じていた。また、下部電極あるいは上部電極が塑
性変形する迄の応力を受ける為、電極間のｐｎジャンク
ションを構成する半導体層にマイクロクラックが生じて
いた。このマイクロクラックは素子のシャント抵抗の低
下を招き性能低下につながる。

【００１０】本発明は大面積素子を分割する工程を含む
光起電力素子の製造方法において、分割時の上下電極間
のショートを抑制し、かつ剪断面のバリの発生を抑制す
る分割方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】導電性表面を有する基板
上に少なくとも半導体層及び上部電極を有する光起電力
素子を分割切断し複数の光起電力素子を製造する方法に
おいて、分割部の半導体層と上部電極間に絶縁材を配置
し、少なくとも一方の刃先角度が鋭角である剛体刃の組
により挟み込み、剪断力を加えることによって分割する
ことを特徴とする光起電力素子の製造方法。

【００１２】

【発明の実施の形態】

〔光起電力素子〕図1は本発明の光起電力素子の一例
で、１０１は下部電極、１０２は半導体層、１０３は透
明電極、１０４は上部電極の集電部で金属細線を含む電
極、１０４′ は上部電極のバスバー部、１０５は分割
部絶縁材、１０５′ は分割部以外の絶縁材である。

【００１３】（基板１０１）基板１０１としてはステン
レスやアルミ等の金属基板もしくはガラス、高分子樹
脂、セラミックス等の絶縁性基板上にクロム、アルミニ
ウム、銀等の金属を蒸着し、下部電極とする。上記基板
としてはステンレスやアルミ等の金属基板が好適に用い
られる。下部電極は、半導体層で発生した電力を取り出
すための一方の電極であり、半導体層に対してはオーミ
ックコンタクトとなる仕事関数を持つことが要求され
る。材料としてはAl、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、Mo、W、F
e、V、Cr、Cu、ニクロムSnO2、In2O3、ZnO、ITO等のいわゆる
金属体または合金及び透明導電性酸化物(TCO)等が用い
られる。下部電極の表面は平滑であることが好ましい
が、光の乱反射を起こさせる場合にはテクスチャー化し
ても良い。また、上記基板が導電性である場合、基板自
体を下部電極としても良い。下部電極はメッキ、蒸着、
スパッタ等の公知の方法で形成することが出来る。

【００１４】前記基板が金属であることによって、切断
途中の素子の機械支持力を高めることが可能となる。す
なわち、平面性を保ちながら分割が行われることによっ
て下部電極、上部電極の変形量を少なくする効果があ
る。即ち、分割時の素子全体の折れ、曲がりを防ぐこと
により、下部電極、上部電極の折れ、曲がりを防ぐこと
が可能になる。

【００１５】特にステンレスを使用することによって素
子分割の仮定で素子のハンドリングが容易になる。ステ
ンレスは磁性体材料であり電磁石によって素子の吸着、
開放が容易になり素子を自動生産ラインで分割する場合
には特に素子の位置決め、移動等で特に効果を発揮す
る。そのため生産性が向上しコスト削減になる。また、
厚さ１５０μｍ程度でも適度な剛性をもち安定した分割
を可能とし、精度の良い分割を可能とする。そのため分
割された素子は整った形をしており意匠性が向上する。

【００１６】（半導体層１０２）本発明で用いられる半
導体層１０２は、薄膜太陽電池として一般に使用される
公知の半導体物質を使用することが可能となる。本発明
に用いられる太陽電池素子の半導体層としては、例え
ば、非単結晶シリコンのpin接合、多結晶シリコンのpn
接合、ＣｕＩｎＳｅ2／ＣｄＳ等の化合物半導体が挙げ
られる。

【００１７】上記半導体層の形成方法としては、非晶質
シリコン層の場合は、シランガス等のフィルムを形成す
る原材料ガスにプラズマ放電を発生させるプラズマＣＶ
Ｄ等により形成することが可能となる。また、半導体層
がｐｎ接合多結晶シリコン層の場合は、例えば溶融シリ
コンから薄膜を形成する方法がある。また、半導体層が
ＣｕＩｎＳｅ2／ＣｄＳの場合は、電子ビーム蒸着法、
スパッタリング法、電析法等の方法で形成される。

【００１８】（透明電極１０３）本発明で用いられる透
明電極１０３は、半導体層１０２で発生した起電力を取
り出す為の電極である。透明電極は、太陽や白色蛍光燈
等からの光を半導体層内に効率良く吸収させるために光
の透過率が８５％以上であることが望ましく、更に電気
的には光で発生した電流を半導体層に対し横方向に流れ
るようにするためにシート抵抗値は１００Ω/□以下で
あることが望ましい。このような特性を備えた材料とし
ては、例えばＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｄＯ、
ＣｄＳｎＯ４、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）などの
金属酸化物が挙げられる。上記材料を蒸着、スパッタ等
公知の方法で成膜する。

【００１９】分割時に上下の電極間の絶縁をより確実に
する為に、分割線に相当する部分の透明電極は除去され
て透明電極除去部１０６を形成する。透明電極の除去は
塩化鉄を含んだエッチングぺーストをスクリーン印刷に
より除去する透明電極上に塗布し加熱後、水洗浄を行う
方法、あるいは電解液中で所望の除去パターン形状の電
極を透明電極に近接させて電解除去する方法等で行われ
る。透明電極の除去部１０６の幅は分割の際に損傷を受
ける光起電力素子面の幅によって決定される。その幅は
光起電力素子面に当たる刃の刃先の角度によって変化す
るが、４５°刃の場合約１ｍｍである。

【００２０】（上部電極１０４）本発明で用いられる上
部電極は半導体層において発電された電力を透明電極を
経て集電する際に電力損失可能な限り低減し、且つ発電
領域に上部電極が作る影の面積を可能な限り小さくする
様に形成される。一般的には櫛状に形成され図１の１０
４の様に透明電極と直接接して電力を集める部分を集電
電極、集電電極から電力を集めて送る部分１０４′ を
バスバー電極と呼ぶ。集電電極は半導体層や透明電極の
シート抵抗の値から、その好適な幅やピッチが決定され
る。上部電極は比抵抗が低く太陽電池の直列抵抗となら
ないことが要求され、好ましい比抵抗としては１０^-2Ω
ｃｍ〜１０^-6Ωｃｍである。バスバー電極の材料として
は、例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，
Ｃｕ，Ｓｎ，Ｐｔ等の金属、又はこれらの合金からなる
金属細線を使用する。金属細線の一部もしくは全面に接
着材として導電性ペーストをコーティングしたものが好
適に用いられる。

【００２１】前記金属細線に導電性ペーストをコーティ
ングしそれによって金属細線を半導体層表面もしくは透
明電極に接着することにより、分割の際の金属細線の変
形に追随して柔軟にペーストが変形し接着力の低下を防
ぐ効果がある。したがって分割工程による素子の性能低
下を防ぐことが可能である。

【００２２】前記導電性ペーストに架橋性樹脂を用い上
部電極を半導体層表面もしくは透明電極上に載置した後
に樹脂の架橋、効果処理を行うことにより非架橋のもの
を用いるよりも上部電極の半導体層もしくは透明電極に
対する接着力を増すことが可能となる。したがって、分
割の際に上部電極が変形しペーストに応力が加わりペー
ストが変形しても透明電極及び金属細線とペーストの界
面の剥離は起こりにくく素子の性能低下を防ぐことが可
能となる。

【００２３】金属細線として特に銅線を使用すると次の
効果作用がある。銅は低抵抗で電力損失が少なく素子の
性能を低下させない。また、展延性に富んでおり抗伸長
性が高く耐動荷重性があり素子の長期信頼性を向上させ
る。また安価な材質で素子の生産コストをさげることが
可能である。

【００２４】（絶縁材１０５）本発明で使用される絶縁
材１０５の材質はポリエステル、ポリイミド、ポリスチ
レン、ウレタン等が使用されるが特に安価で且つ透明で
あるポリエステルが好適に用いられる。またその配置固
定にはアクリル系粘着材、シリコン系粘着材等が用いら
れる。配置方法は前記絶縁材料に前記粘着材を塗布しテ
ープ状にしたものを貼る方法が簡便である。

【００２５】絶縁材が樹脂フィルムテープからなること
により容易に分割可能となる。樹脂フィルムテープは剛
性の低い材質であり剪断、切削、焼失、溶切等一般的加
工方法で分割工具にあたえる負荷が少なく容易に分割可
能である。したがって分割にかかる時間が少ない、分割
工具の寿命が伸びる等の効果があり素子製造コスト削減
効果がある。また樹脂フィルムそのものが安価であり素
子のコストを下げることが可能である。また樹脂フィル
ムは弾性力に富んでいるため機械的負荷が分割により半
導体層に加わる場合、マイクロクラックが生じるのを防
ぐ。そのためマイクロクラックによる素子のシャント抵
抗の径時的低下による発電効率の低下を防ぐ効果があ
る。

【００２６】絶縁材の厚さは厚いほど下部電極と上部電
極間距離が長くなり好ましいが、極度に厚い絶縁材は分
割の際の負荷が大きい。例えば、シャー刃切断機の刃の
耐久性を悪化させる。また、厚い絶縁材はテープ状にし
難いなどの理由から100μｍ程度が最も好ましい厚さで
ある。絶縁材の大きさは絶縁材を分割部位に配置し易い
大きさで且つ、分割に要する面積より余裕の有るサイズ
が好ましい。例えば、金型プレス分割の場合、金型の刃
先のＲよりも十分大きいことが必要である。また可能な
限り光り起電力素子の発電領域にかからない大きさにす
ることが望まれる。光起電力素子面に絶縁材がかかる場
合絶縁材は透明であることが望ましい。前記絶縁材が透
明であることによって受光面上に絶縁材があっても光が
絶縁材を透過する。したがって、受光部を分割しても絶
縁材の影により受光面積が減少し素子の総発電量を低下
させることなく分割が可能となる。

【００２７】〔分割方法〕本発明の光起電力素子を分割
する方法を実施するにあたって好適な剛体刃の組の例を
図２に示す。図２の２０１は上刃、２０２は下刃を示し
一組の剛体刃となっている。図の上下の刃をプレス機に
取り付け上刃を矢印の方向に動かすことで光起電力素子
を上下の剛体刃により挟み込み剪断力を加え分割する。
剛体刃の刃先の角度は刃先の強度、耐摩耗性を考慮して
上刃が４５°下刃が９０°となっているが少なくとも一
方が鋭角であれば例に限ったものでは無い。鋭角刃は３
０°から８０°の間において選択することができる。鋭
角である程光起電力素子はシャープに分割され下部電極
と上部電極、半導体層が分割によって変形する領域が狭
まるが、一方鈍角である程刃の耐久性が伸びる。

【００２８】本発明者の実験によれば、粉末ハイス鋼の
HIP65処理から成る刃の耐久性は刃先の角度が6°、8
°、10°、15°でそれぞれ剪断回数が10回、1000回、10
0000回、100000回で刃の一部にチッピング等の欠けが生
じた。

【００２９】また、刃先の角度が75°、80°、85°、90
°と変化するにつれ、分割された光起電力素子の半導体
層のマイクロクラックの分布範囲がそれぞれ、無し、無
し、分割端部から１mm以内、分割端部から５mm以内と変
化した。したがって、刃先の角度は以上二つの相矛盾す
る条件の噛み合った点で決定される。

【００３０】図２では、上刃と下刃の距離は５μｍとな
っているが、おおよそ分割する光起電力素子の総厚の25
%以下が望ましく、特に5％程度が望ましい。光起電力素
子の分割破断面の形状が最も最適になるように調整され
る。剛体刃の材質はダイス鋼、ハイス鋼、HIP処理をした
粉末高速度鋼、超硬合金、これらに表面拡散処理や硬質
膜のコーティングを施したもの等が考えられるが、硬
度、対摩耗性が十分であれば材質は任意である。

【００３１】前記剛体刃の組のそれぞれの刃の方向を平
行ではなく一定の角度をつけて素子を挟みこみ、あたか
もはさみで切るように素子を分割することにより分割に
必要な剪断力が減少する。これにより剛体刃の動力源で
あるプレス機を小型化可能となる。したがって素子の生
産コストを削減可能となる。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）図1に示す光起電力素子を以下のように作
製する。基板101は厚さ150μｍのステンレス板上にスパ
ッタ法によりＡｌ、ＺｎＯがそれぞれ数千Åの厚みにて
順次堆積して形成したものである。また半導体層102は
プラズマＣＶＤ法により下部電極側よりｎ型、ｉ型、ｐ
型、ｎ型、ｉ型、ｐ型の各層を順次堆積して形成する。
厚みはそれぞれ150、4000、100、100、800、100Å程度
である。また透明電極層103は酸素雰囲気中Ｉｎを抵抗
加熱法にて蒸着し、厚み約700Åの酸化インジウム薄膜
を形成したものである。分割部位の透明電極106の除去
は図1の断面図に示した様に分割部に沿って幅1mmで除去
した。除去方法は透明電極上にＦｅＣｌ₃、ＡｌＣｌ₃等
を含むエッチングペーストをスクリーン印刷法により塗
布し加熱後洗浄することによって、該光起電力素子の該
透明電極膜の一部を線状に除去しエッチングラインを形
成した。上部電極104はφ100μｍの硬質銅ワイヤー（破
断強度170ｇｆ）に予めカーボンペーストを25μｍの厚
さでコーティングを施したカーボンコートワイヤーを14
ｍｍピッチで透明電極103上及び絶縁材105上に配置し作
製した。形成方法としては200℃、1kg/cm² 2300秒の条
件で加熱加圧し形成する。絶縁材105には厚さ100μｍ、
幅4mmのPETテープを使用した。PETテープの固定は厚さ3
0μｍのアクリル系粘着材によって透明電極上に固定さ
れている。光起電力素子の面積は350mm×240mmのものを
作製した。

【００３３】図２に本例の光起電力素子の分割に使用し
た剛体刃を示す。上刃201の刃先の角度は45°に設計さ
れている。刃の先端のＲは約5μｍで光起電力素子の総
厚300μｍに対し、十分に小さい。下刃202の刃先の角度
は90°に設計されてる。刃の先端のＲは上刃と同様に十
分に小さい。刃の材質は粉末ハイス鋼（ASP60）硬化処
理HRC67のものを使用している。上下の刃はそれぞれ上
ダイ、下ダイに固定され上下ダイのセットで一組の金型
となっている。そのため下刃に対し上刃は図1の矢印の
方向に上下し、しかも上下動の最中図２の刃の相対角度
は0.3°の関係を保っている。上刃が下降する速度は39m
m/ｓである。また上下のストローク長は調整可能になっ
ている。図２上刃と下刃距離、クリアランスは光起電力
素子の総厚300μｍに対して十分狭く5μｍ以下に設計さ
れている。金型を取り付け上刃の上下動の動力源となる
油圧プレス機は日本オートマチックマシン株式会社製の
型番HYP505Dを使用した。

【００３４】図３に分割の段階図を示す。図中301は下
部電極を有する基板、半導体層及び透明電極の積層体、
302は絶縁材、303は上部電極、304は上刃、305は下刃を
示す。上記金型には上下刃の他に押さえ板306が装備さ
れている。この押さえ板は上刃と下刃で光起電力素子を
分割する前に下方に移動し下刃と押さえ板との間に光起
電力素子を挟み込み光起電力素子を固定するためにあ
る。押さえ板の材質はHRC62処理されたSKD11である。

【００３５】図３の段階３で上刃がワイヤ電極に食い込
む際に下刃のエッジを支点として回転のモーメントが働
くが、直角刃の場合と比較すると小さくSUS基板の剛性
で受け止めることが可能である。その結果落ちる側素子
の傾きは無いまま段階が進む。そのため、SUS基板を引
き伸ばす張力は無い。また、刃先が鋭くSUS基板が変形
する前に刃の食い込みによってワイヤ電極、PETテープ
が切断される。その結果段階５に示した様に上刃の刃先
が直接SUS基板に接触し上刃の力が直接SUS基板に伝わる
ようになり、上刃の力がPETテープを介して伝えられる
状況が早い段階で終わる。したがって、SUS基板がPETテ
ープの収縮にともなって反りあがることも無く、SUS基
板はシャープに分割される。

【００３６】上記構成で分割された光起電力素子を1000
枚作製した。分割時の油圧プレスによってかける最大圧
力は500kgwであった。分割前後のショート率は0％で分
割端部における下部電極と上部電極間の距離を測定した
ところ平均で１２０μｍであった。分割前の変換効率に
対する分割後の相対変換効率は１であった。また、分割
端から1mm以上の所に半導体層のマイクロクラックは存
在しなかった。

【００３７】その後、各分割後の光起電力素子に端子取
り出し用の配線を施し、補強板としてのガルバリウム鋼
板上に樹脂で真空ラミネーションを施した。ガルバリウ
ム鋼板はアルミニウム55％、亜鉛43.4％、シリコン1.6
％が一体となったアルミ・亜鉛合金メッキ鋼板であり、
その表面には一方にはポリエステル系塗料をもう一方に
はガラス繊維を添加したポリエステル系塗料をコーティ
ングしてある。総厚みは400μｍの鋼板とした。補強板
を適宜折り曲げ加工して太陽電池一体型の建材を形成す
ることができる。

【００３８】図6はそのように形成した建材として屋根
材を構成した例で、（a）は棟側係止部６１と軒側係止
部６２を互いにはぜ組む屋根材、（b）は野地板６５上
に固定された固定部材６４に係止部６３を嵌挿する屋根
材、（c）は隣り合う屋根材同士の係止部６６をキャッ
プ６７で係止する屋根材で、それぞれの屋根材の受光面
には本発明の光起電力素子６０が設けられている。

【００３９】ラミネーション方法は第一に、前記ガルバ
リウム鋼板上にエチレンー酢酸ビニル共重合体（酢酸ビ
ニル25重量％）と架橋剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、
光安定化剤を混合して処方組された、厚さ225μｍのEVA
シート、絶縁フィルムとして２軸延伸のポリエチレンテ
レフタレートフィルム（ＰＥＴ）（厚さ50μｍ）、上記
EVAシートと同様のものを光起電力素子より22ｍｍ大き
く随時枚葉し、その上に繊維状無機化合物(目付け量40g
/m²、厚さ100μｍ、結着剤アクリル樹脂4.0％含有、線
径10μｍのガラス不職布)を光起電力素子より5mm大きく
敷きさらに上に光起電力素子を乗せる。第二に光起電力
素子上に繊維状無機化合物(目付け量80g/m²、厚さ100μ
ｍ、結着剤アクリル樹脂4.0％含有、線径10μｍのガラ
ス不職布)を光起電力素子より5mm大きく敷き、その上にE
VAシート（エチレンー酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル
２５重量％）と、架橋剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、
光安定化剤を混合して処方組されたシート、厚さ４６０
μｍ）をガルバリウム鋼板より20mm大きく敷きその上に
表面フィルムとして、接着性樹脂と接する面にはあらか
じめプラズマ処理を施した無延伸のエチレンーテトラフ
ルオロエチレンフィルム（ＥＴＦＥ）50μｍを敷く。第
三に上記積層体を、１重真空方式のラミネート装置を用
いて真空加熱し平板太陽電池モジュールを作成する方法
である。ラミネーションの際の真空条件は、排気速度76
Torr/sec.、真空度５Ｔｏｒｒで30分間排気。その後、1
60度の熱風オーブンにラミネート装置を投入し、50分間
加熱した。この際のＥＶＡは、140度以上15分間以上と
いう環境におかれる。これにより、ＥＶＡを溶融、架橋
させる。このときのEVAのゲル分率は75％である。

【００４０】ラミネーションを施した光起電力素子の下
部電極と上部電極間のショート率は0%であった。また、
ラミネーション前の変換効率に対するラミネーション後
の相対変換効率は１であった。

【００４１】さらにラミネーション後のモジュールに対
して、繰り返し曲げの試験を行った。実施した繰り返し
曲げ試験は、SERI規格に準拠した耐荷重テストである。
図５に荷重テストの概要図を示す。図の５０１は下部電
極、５０２は分割部絶縁材、５０２′ は絶縁材、５０
３は上部電極集電部、５０３′ は上部電極バスバー
部、５０４はラミネーション材、５０５はガルバニウム
鋼板を示す。矢印の上下動を10000サイクル行った。耐
荷重テスト前後の相対変換効率は1、下部電極、上部電
極間のショート率は0%であった。また上部電極集電部の
破断は無かった。

【００４２】（比較例１）本例は実施例１と上部電極に
銀ペーストを使用した点においてのみ異なる。銀ペース
トの厚みは５０μｍである。分割前後の下部電極と上部
電極間のショート率は0%であった。また下部電極と上部
電極間の分割端面における平均距離は１２０μｍであっ
た。ラミネート前後の相対効率は１であった。しかし、
耐荷重テスト後のテスト前後の相対効率は0．8であっ
た。上部電極の表面を観察した結果クラックが入り破断
している場所が見つかった。以上から集電電極としては
導電性ペーストではなく、金属線を用いることがよいこ
とがわかる。

【００４３】（比較例２）本例は実施例１と上部電極に
銀の蒸着膜を使用した点においてのみ異なる。蒸着膜の
厚みは５μｍである。分割前後の下部電極と上部電極間
のショート率は0%であった。また下部電極と上部電極間
の分割端面における平均距離は１２０μｍであった。ラ
ミネート前後の相対効率は１であった。しかし、耐荷重
テスト後のテスト前後の相対効率は0．８５であった。
上部電極の表面を観察した結果クラックが入り破断して
いる場所が見つかった。以上から集電電極としては金属
蒸着膜ではなく、金属線を用いることがよいことがわか
る。

【００４４】（比較例３）本例は実施例１と分割機の刃
先の角度が90°である点においてのみ異なる。図４に本
例の素子分割段階図を示す。図中401は下部電極、402は
絶縁材、403は上部電極、404は上刃、405は下刃を示
す。上記金型には上下刃の他に押さえ板406が装備され
ている。段階３から落ちる側素子に対して下刃の刃先を
支点に素子が傾く方向に回転のモーメントが加わるのが
分かる。よって段階を経るにしたがって落ちる側素子は
下に傾いていく。この傾きによってワイヤ電極は相対的
に上刃によってＳＵＳ基板の方へ押し曲げられることが
理解される。

【００４５】また、段階５において下刃のエッジからSU
S基板に加わる力はSUS基板表面を引き伸ばす方向に張力
を加えている。この張力によりSUS基板表面は大きく引
き伸ばされると考えられる。

【００４６】さらに、段階５を見ると上刃によって加え
られる力はPETテープを介してSUS基板に加わりそれがSU
S基板を変形させる力となっていることが分かる。SUS基
板を変形させるような力がPETテープに加わり、且つ力
の分布は刃先の方により大きい力が分布している場合、
図の様にPETテープが刃先に近い側で大きく収縮し厚み
が減少すると考えられる。このPETテープの収縮にそっ
てSUS基板が図のように変形しワイヤ電極に向かって大
きく反りあがると言える。

【００４７】これら、3つの原因から分割端面における
ワイヤ電極とSUS基板間の距離（ギャップ）が減少しシ
ョートに至ると考察出来る。

【００４８】結果、分割時のショート率が1．0%であっ
た。また、分割端部の下部電極と上部電極の距離を測定
したとこと平均で２０μｍで実施例１と比較して１００
μｍ短かった。さらに、分割端部から5mm以内の部分の
半導体層にマイクロクラックが見られた。加えて、ラミ
ネーション前後のショート率が１.０%あった。以上から
本発明の効果は明らかである。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、金属細線を使用した集
電電極を有する光起電力素子を分割する場合に上下の電
極間のショートを防止し、且つ剪断面のバリの発生を抑
制することができる。従って生産の歩留まりが高く、ま
た、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光起電力素子の分割前の状態

【図２】本発明の光起電力素子の分割に使用される剛体
刃の一例

【図３】実施例１の光起電力素子の分割段階図

【図４】比較例３の光起電力素子の分割段階図

【図５】耐荷重試験の概要図

【図６】本発明の建材の例

【符号の説明】

１０１基板３０１、４０１、５０１半導体層が形成された基板１０２半導体層１０３透明電極１０４、３０３、４０３、５０３上部電極集電部１０４′、５０３′ 上部電極バスバー部１０５、３０２、４０２、５０２分割部絶縁材１０５′、５０２′ 非分割部絶縁材１０６分割部透明電極除去部２０１、３０４、４０４上刃２０２、３０５、４０５下刃３０６、４０６押さえ板５０４ラミネーション材５０５補強板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者都築幸司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性表面を有する基板上に少なくとも
半導体層及び上部電極を有する光起電力素子を分割切断
し複数の光起電力素子を製造する方法において、分割部
の半導体層と上部電極間に絶縁材を配置し、少なくとも
一方の刃先角度が鋭角である剛体刃の組により挟み込
み、剪断力を加えることによって分割することを特徴と
する光起電力素子の製造方法。
【請求項２】基板側から当てる剛体刃と上部電極側か
ら当てる剛体刃の刃先の間に角度をつけ剪断力を加え分
割することを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子
の製造方法。
【請求項３】半導体層と上部電極との間に透明電極を
有し、剛体刃が接する部分の透明電極が除去されている
ことを特徴とする請求項１記載の光起電力素子の製造方
法。
【請求項４】基板が金属または金属が表面に形成され
た樹脂であることを特徴とする請求項１記載の光起電力
素子の製造方法。
【請求項５】上部電極が金属細線に導電性ペーストを
コーティングしたものを有することを特徴とする請求項
１記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項６】絶縁材が樹脂フィルムテープからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の光起電力素子の製造方
法。
【請求項７】絶縁材が透明であることを特徴とする請
求項１記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項８】剛体刃の刃先角度が30°から80°の範囲
であることを特徴とする請求項１記載の光起電力素子の
製造方法。
【請求項９】一対の剛体刃の組の間隔が光起電力素子
の厚さの25％以下の範囲であることを特徴とする請求項
1記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項１０】導電性表面を有する長尺基板上に少な
くとも半導体層を形成する工程と、絶縁材を配置した上
に上部電極を形成する工程と、該絶縁材配置部分を少な
くとも一方の刃先角度が鋭角である剛体刃の組により挟
み込み、剪断力を加えることによって分割することを特
徴とする光起電力素子の製造方法。
【請求項１１】導電性表面を有する長尺基板上に少な
くとも半導体層が形成され、該半導体層上に絶縁材を介
して、金属細線を有する上部電極が形成された光起電力
素子の前記絶縁材配置部分において、少なくとも一方の
刃先角度が鋭角である剛体刃の組により挟み込み、剪断
力を加えることによって分割されてなる光起電力素子。
【請求項１２】請求項11記載の光起電力素子を補強板
上に樹脂封止し、表面フィルムを設けたことを特徴とす
る太陽電池モジュール。
【請求項１３】請求項11記載の光起電力素子を補強板
上に樹脂封止し、表面フィルムを設けたことを特徴とす
る建材。